Giáo án môn Vật lí 8 - Tiết 13 + 15 - Bài 10 +12: Lực đẩy ác si mét và sự nổi

Trường THCS Chợ Lầu Năm học 2014 – 2015 Giáo án môn Vật lí 8
Tổ Lí – Hóa – Sinh Ngày soạn:
GV: Nguyễn Cao Hách Ngày dạy:
 Tiết 13+15. Bài 10 +12: LỰC ĐẨY ÁC SI MÉT VÀ SỰ NỔI
1. Mục tiêu bài học
          Sau bài học, học sinh:
          - Phát biểu và viết được biểu thức lực đẩy Ác si mét trong chất lỏng,
          - Nêu được điều kiện một vật chìm, nổi, lơ lửng trong chất lỏng,
          - Xác định được độ lớn của lực đẩy Ác si mét khi một vật nổi trên mặt thoáng của chất lỏng.
2. Thiết bị dạy học
- Bộ thí nghiệm về lực đẩy Ác si mét;
- Bóng bàn: 3 quả;
- Bình thủy tinh 500 ml;
- Xi lanh và kim tiêm.
3. Tiến trình dạy học cụ thể
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Bước 1: Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề
Giáo viên gợi lại cho học sinh thấy rằng khi thả các vật vào nước ta thường thấy có vật thì chìm vào trong nước nhưng có vật thì lại nổi trên mặt nước. Yêu cầu học sinh lấy một số ví dụ trong thực tế về các vật nổi/chìm trong nước và nêu câu hỏi: Với điều kiện nào thì một vật chìm trong nước? Với điều kiện nào thì một vật nổi trên mặt nước?
Học sinh nêu được một số ví dụ trong thực tế như:
- Hòn đá (sỏi, gạch) chìm trong nước;
- Tàu, thuyền, xuồng nổi trên mặt nước;
- Cái lá, miếng bấc nổi trên mặt nước;
...
Bước 2: Bộc lộ biểu tượng ban đầu
Trong khi học sinh viết ra các ý kiến của mình về điều kiện chìm/nổi của một vật, giáo viên đi xuống và quan sát vở thí nghiệm của một số học sinh để nắm bắt nhanh các quan niệm ban đầu của học sinh về sự chìm, nổi của các vật. Trong quá trình quan sát, cố gắng nắm bắt nhanh những quan niệm khác biệt của học sinh, chọn những học sinh có quan niệm "sai" nhiều nhất để yêu cầu lên trình bày trước, những học sinh có quan niệm "đúng" nhất cho trình bày sau.
Học sinh làm việc cá nhân, ghi những quan niệm của mình về điều kiện vật nổi/chìm trong nước.
Có thể có một số nhóm quan niệm ban đầu như sau:
- Vật nặng thì chìm, vật nhẹ thì nổi;
- Vật ngấm nước thì chìm, vật không ngấm nước thi nổi;
- Vật đặc thì chìm, vật rỗng thì nổi;
Vật có đáy hẹp thì chìm, vật có đáy rộng thì nổi.
...
Bước 3: Đề xuất câu hỏi và phương án thí nghiệm
Tổ chức cho học sinh nêu các quan niệm ban đầu và thảo luận. Chú ý làm cho học sinh phát hiện được những mâu thuẫn như:
- Có vật rất nặng nhưng vẫn nổi, ngược lại có khi vật rất nhẹ thì lại chìm;
-  Các vật nổi luôn có một phần bị ngập trong nước. Vật càng nặng thì phần bị chìm vào nước càng nhiều;
- Các vật nổi có thể nằm cân bằng trên mặt nước.
Từ các quan niệm ban đầu, học sinh đưa ra các câu hỏi như:
- Lực "đỡ" cho các vật nổi trên mặt nước có liên quan gì đến phần vật bị ngập trong chất lỏng không?
- Với các vật bị chìm vào trong nước thì có lực "đỡ" như đối với các vật nổi không?
Giáo viên yêu cầu học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm nhằm tìm kiếm câu trả lời cho các câu hỏi mà học sinh nêu ra bằng cách nêu các câu hỏi:
- Theo các em, làm thế nào có thể kiểm tra xem lực "đỡ" của nước có phụ thuộc gì vào phần vật bị ngập trong nước hay không?
- Theo các em, ta có thể kiểm tra xem vật bị ngập trong nước có chịu tác dụng của lực "đỡ" như trường hợp vật nổi hay không bằng cách nào? Nếu có lực đó thì có thể đo được độ lớn của nó không và đo bằng cách nào?
Học sinh đề xuất các phương án thí nghiệm:
- Tìm hiểu xem phần bị ngập của vật trong nước phụ thuộc thế nào vào trọng lượng của vật, dùng quả bóng bàn, bơm dần nước vào trong và thả lên mặt nước để quan sát phần bị ngập vào trong nước.
- Để tìm hiểu xem có lực nào tác dụng lên vật ngập trong nước hay không và nếu có thì độ lớn bằng bao nhiêu, dùng lực kế treo vật vào để đo trọng lượng khi ở ngoài không khí, sau đó nhúng vật ngập vào nước và quan sát số chỉ của lực kế.
Bước 4: Tiến hành thí nghiệm tìm tòi - nghiên cứu
Giáo viên phát cho học sinh các dụng cụ thí nghiệm:
- Một số vật như: hòn sỏi, miếng sắt, miếng bấc hoặc nút nhựa...;
- Bóng bàn (3 quả);
- Xi lanh có kim tiêm;
- Bộ thí nghiệm lực đẩy Ác si mét gồm: Bình chia độ; Bình tràn; Lực kế và giá thí nghiệm; Vật hình trụ có vạch chia; Cốc nhựa hình trụ cùng thể tích với vật có vạch chia.
Yêu cầu học sinh tiến hành thí nghiệm, vẽ hình bố trí thí nghiệm và ghi các kết quả thí nghiệm vào vở thí nghiệm.
Trong quá trình học sinh làm thí nghiệm, giáo viên đi đến từng nhóm để giúp đỡ học sinh khi cần, quan sát nhanh vở thí nghiệm của học sinh để nắm bắt các kết quả thí nghiệm. Đưa ra những gợi ý, hướng dẫn cần thiết để các nhóm đi đúng hướng, tuy nhiên không làm giúp học sinh.
Học sinh tiến hành thí nghiệm theo nhóm nhỏ.
TN1: - Thả các quả bóng bàn vào nước trong bình chia độ, quan sát và đánh dấu phần bị ngập vào nước.
- Dùng xi lanh bơm một ít nước vào một trong các quả bóng bàn rồi thả vào nước, quan sát và đánh dấu phần ngập trong nước.
- Bơm dần nước vào trong quả bóng và lặp lại thí nghiệm, quan sát, ghi lại kết quả và nhận xét.
TN2: - Treo quả nặng hình trụ có vạch chia vào lực kế (treo trên giá thí nghiệm) để đo trọng lực của nó ngoài không khí, ghi lại kết quả đo.
- Giữ nguyên vật trên lực kế, thả cho vật ngập dần vào trong nước, đọc số chỉ của lực kế tương ứng, ghi lại kết quả và suy ra lực đẩy của nước tác dụng lên quả nặng.
Bước 5: Kết luận, hợp thức hóa kiến thức
Giáo viên yêu cầu các nhóm học sinh báo cáo kết quả thí nghiệm và thảo luận. Có thể yêu cầu mỗi nhóm ghi kết quả thí nghiệm của nhóm mình vào tờ giấy A0 để treo lên và so sánh.
Nêu các câu hỏi để học sinh giải thích thêm về các kết quả thí nghiệm thu được.
Đại diện các nhóm học sinh báo cáo kết quả thí nghiệm của nhóm mình, trả lời các câu hỏi của nhóm bạn.
Ghi chép các kết luận về kiến thức sau khi thống nhất chung toàn lớp.
PHIẾU TỔNG KẾT KIẾN THỨC
1. Lực đẩy Ác si mét
- Một vật nhúng trong chất lỏng bị chất lỏng tác dụng một lực đẩy hướng từ dưới lên trên, gọi là lực đẩy Ác si mét.
- Độ lớn của lực đẩy Ác si mét tỷ lệ thuận với thể tích của phần chất lỏng bị vật chiếm chỗ.
- Ngoài ra, có thể chứng minh được lực đẩy Ác si mét phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng, cụ thể là trọng lượng riêng của chất lỏng.
- Công thức tính lực đẩy Ác si mét là: FA = d.V
(d.V chính là trọng lượng của chất lỏng bị vật chiếm chỗ. Sử dụng bộ thí nghiệm đã cho, em hãy đề xuất phương án thí nghiệm nhằm kiểm nghiệm lại công thức nói trên)
2. Điều kiện chìm/nổi của một vật
- Khi bị ngập hoàn toàn trong chất lỏng, nếu lực đẩy Ác si mét nhỏ hơn trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ chìm trong chất lỏng, nếu lực đẩy Ác si mét lớn hơn trọng lực thì vật sẽ nổi lên mặt chất lỏng.
- Khi đã nổi trên mặt chất lỏng thì lực đẩy Ác si mét (Độ lớn chỉ còn bằng trọng lượng của phần thể tích chất lỏng bị vật chiếm chỗ) cân bằng với trọng lực tác dụng lên vật.
- Trường hợp đặc biệt, nếu khi vật bị ngập hoàn toàn trong chất lỏng mà lực đẩy Ác si mét đúng bằng trọng lực tác dụng lên vật thì vật sẽ lơ lửng trong chất lỏng. Khi đó, trọng lượng riêng của chất làm vật đúng bằng trọng lượng riêng của chất lỏng.
- Từ đó suy ra:
                          Khi dv > dcl thì vật chìm
                          Khi dv < dcl thì vật nổi
                          Khi dv = dcl thì vật lơ lửng
Giáo viên phát cho học sinh phiếu tổng kết kiến thức. Giao cho học sinh tiếp tục đề xuất phương án thí nghiệm để nghiệm lại công thức tính lực đẩy Ác si mét và tìm cách làm cho quả bóng bàn lơ lửng trong nước.
Nhận các phiếu tổng kết kiến thức và dán vào vở thí  nghiệm.
Đề xuất phương án thí nghiệm và chuẩn bị cho buổi thực hành tiếp theo.